Pogoste napake in analizaVodikovi kompresorji
Povzetek:
Vodikovi kompresorjiigrajo ključno vlogo v procesih, kot sta rafiniranje nafte in transport sinteznega plina metanola v kemični industriji premoga. Če pride do okvare vodikovega kompresorja, lahko pride do zaustavitve obrata ali celo do uhajanja plina, požarov in eksplozij, kar povzroči znatne gospodarske izgube. Ta dokument se osredotoča na batne kompresorje, ki se uporabljajo za transport vodikovega plina, zagotavlja podrobno analizo pogostih operativnih težav in ponuja ustrezna priporočila za vzdrževanje. Namen teh spoznanj je pomagati vodjem varnosti in operaterjem opreme v kemičnih podjetjih.
V obsežnih kemijskih procesih številne reakcije plin-plin, plin-tekočina ali plin-trdno zahtevajo pogoje visokega tlaka, zaradi česar se kompresorji pogosto uporabljajo. Med njimi so batni kompresorji ena najpogostejših vrst. Batni kompresorji ponujajo visoko kompresijsko učinkovitost in močno prilagodljivost ter so lahko zasnovani za uporabo pri nizkem, srednjem, visokem in ultravisokem tlaku (nad 350 MPa). Pri stalnih vrtilnih frekvencah izpustni volumen batnih kompresorjev ostaja razmeroma stabilen kljub nihanjem izpustnega tlaka. Vendar imajo batni kompresorji zapletene strukture in številne komponente, zaradi česar so nagnjeni k napakam, če se ne upravljajo ali vzdržujejo pravilno.
V kemični industriji se za zagotovitev normalnega poteka kemičnih reakcij z uporabo vodika kot surovine vodik običajno stisne na visoke tlake, zaradi česar je potrebna uporaba batnih kompresorjev, zasnovanih predvsem za transport vodika. Na primer, v industriji sinteze amoniaka je vstopni tlak zmesi vodika in dušika 0.03 MPa, po 6-7 stopnjah stiskanja pa končni izpustni tlak doseže 31,4 MPa. V procesu proizvodnje sinteznega plina metanola v kemični industriji premoga je vstopni tlak zmesi vodika in ogljikovega dioksida 2,5 MPa, po več stopnjah stiskanja pa končni izpustni tlak doseže 5-10 MPa (nizkotlačna metoda ) ali 35 MPa (visokotlačna metoda).
1. Načelo delovanja in klasifikacijaVodikovi kompresorji
1.1 Načelo delovanja
Struktura vodikovega kompresorja je razmeroma zapletena, njen shematski diagram pa je prikazan na sliki 1. Ključne komponente vključujejo litoželezni valj, litoželezno oblogo cilindra, litoželezno glavo cilindra, litoželezno ročično gred, ojnico, prečno glavo (vključno z drsnikom prečne glave) , tesnilo, bat (vključno z batnimi obročki), oljni strgalni obroči, batna ojnica iz nerjavečega jekla in plinski ventil iz nerjavečega jekla. Poleg tega obstajajo nekatere pomožne naprave, kot so plinski filtri, puferji in cevovodi za mazalno olje.
Podobno kot drugi batni kompresorji tudi vodikov kompresor vključuje tri glavne procese: sesanje, stiskanje in izpuh. Ročična gred, ki jo poganja električni motor, premika križno glavo, ojnico bata in bat naprej in nazaj v cilindru. Plin stisne bat in na koncu iztisne skozi plinski ventil.
Slika 1: Shematski diagram strukture vodikovega kompresorja
1.2 Razvrstitev
Vodikovi kompresorjiso razvrščeni glede na obseg izpustne prostornine in izpustnega tlaka. Posebne kategorije so prikazane v tabeli 1.
Tabela 1: RazvrstitevVodikovi kompresorji
Glede na relativni položaj osnovne ravnine in središčnice valja,vodikovi kompresorjilahko razdelimo tudi na vodoravne kompresorje (osnovna ravnina je vzporedna s središčnico valja, večinoma vključuje nasprotni tip, enostranski tip in simetrično ravnovesje), navpične kompresorje (osnovna ravnina je pravokotna na središčnico valja) in kotne kompresorji (osnovna ravnina tvori določen kot s središčnico valja).
Navpični kompresorji in vodoravni kompresorji z valji na eni strani ročične gredi so primerni za razmere majhne količine plina. Med vodoravnimi kompresorji se široko uporablja tip simetričnega ravnotežja in je ena najboljših izbir za srednje in velike batne kompresorje. Ta tip kompresorja ima več valjev, enakomerno porazdeljenih na obeh straneh ročične gredi, ki tvorijo kot 180 stopinj s središčnico valja. Nasprotni kompresorji so primerni za visokotlačne pogoje stiskanja plina, medtem ko so kotni kompresorji primerni za majhne do srednje velike kompresorje. Kotne kompresorje lahko nadalje razdelimo na različne tipe glede na kot, kot so tip W (kot 60 stopinj), tip L (kot 90 stopinj) in tip ventilatorja (kot 40 stopinj), med drugim.
2.Model vodikovega kompresorja in pomen črk
Za lažjo hitro identifikacijo strukturnih značilnosti kompresorja, volumetričnega pretoka, delovnega tlaka in drugih informacij,vodikovi kompresorji, tako kot druga običajna kemijska dinamična oprema, imajo označene številke modela, pri čemer vsaka črka predstavlja različne pomene. Shematski diagram modela vodikovega kompresorja je prikazan na sliki 2.
Slika 2: Shematski diagram modela vodikovega kompresorja
Na sliki 2 se "razlika" na koncu številke modela uporablja predvsem za razlikovanje med vrstami kompresorjev, ki jih običajno predstavlja kombinacija črk in številk. "Tlak" se nanaša na nadtlak nazivnega izpustnega tlaka po tem, ko je plin stisnjen s kompresorjem, izmerjen pri standardnem atmosferskem tlaku. "Nazivni volumetrični pretok" se nanaša na pretok plina, ki ga izpušča kompresor, izračunan na podlagi pogojev pri standardnem sesalnem položaju (tlak, temperatura, sestava plina). "Zgradba" in "lastnosti" vodikovega kompresorja predstavljajo strukturo in posebne značilnosti kompresorja, pri čemer so pomeni vsake črke podrobno opisani v tabelah 2 in 3.
Tabela 2: Črke in pomeni zgradbe vodikovega kompresorja
Tabela 3: Črke in pomeni funkcij vodikovega kompresorja
3. Pogoste okvareVodikovi kompresorji
Vodikovi kompresorjiimajo visoke zahteve glede natančnosti izdelave in vzdrževanja. Ko vodikov kompresor deluje pod motornim pogonom, se ročična gred hitro vrti in premika naprej in nazaj. En konec ročične gredi in ojnice je povezan s komponento križne glave, ki se prav tako premika v vodilu pod delovanjem ročične gredi in ojnice, kar na koncu poganja bat, da se giblje nazaj in stisne vodik (ali mešanico plinov, ki vsebuje vodik). Vendar so ti deli med dolgotrajnim povratnim gibanjem ročične gredi, ojnice in prečne glave nagnjeni k obrabi. Močna obraba lahko vpliva na kakovost delovanja, kar zahteva pravočasno odkrivanje in zaustavitev zaradi vzdrževanja, da se zagotovi varno in stabilno delovanje vodikovega kompresorja.
3.1 Napake sistema mazalnega olja in analiza vzrokov
Najpogostejša težava s sistemom mazalnega olja vodikovega kompresorja je nizek tlak olja. Med normalnim delovanjem je oljna črpalka pod pritiskom mazalnega olja in ga dovaja v prvostopenjski filter, nato gre skozi zunanji hladilnik mazalnega olja in drugostopenjski filter ter je razdeljen na tri poti. Prva pot gre do merilnika tlaka olja v kompresorju (vključno z daljinskimi in lokalnimi merilniki); druga pot doseže majhen del ležaja velikega konca, da zagotovi mazanje; in tretja pot gre do kompenzacijske črpalke, da se prepreči puščanje omejevalnika tlaka olja.
Pri običajnem vzdrževanju sistema mazalnega olja je prvi korak vizualni pregled vsakega sistema oljnega voda, zlasti statičnih tesnilnih mest v ceveh. Če se odkrijejo puščanja ali oljni madeži, je treba zategniti cev za puščanje olja. Med normalnim delovanjem vodikovega kompresorja je sistem mazalnega olja vedno v stanju podtlaka, zaradi česar je težko zaznati zmanjšan tlak olja. Da bi to natančno ugotovili, so potrebni podrobni pregledi statičnih tesnilnih točk na oljnih ceveh in vse cevi, ki lahko puščajo, je treba zamenjati, da se odpravijo možna tveganja. Poleg tega je treba strogo preverjati kakovost mazalnega olja, saj lahko vsebnost vode in ravni kovinskih ionov pospešijo razgradnjo olja. Če vsebnost nekondenzirajočega plina v olju presega standard, lahko pride do nihanj tlaka olja. S pregledom dovodnega voda mazalnega olja in reže med votlino filtra druge stopnje in hladilnikom olja lahko ocenite raven kondenzacije plina v oljnem vodu – večje reže kažejo na večjo kondenzacijo. Dva pogosta razloga za kondenzacijo sta: (1) mazalno olje ima določeno topnost v zunanjem zraku, zaradi česar se je težko izogniti majhni količini raztapljanja zraka; (2) naprava za omejevanje tlaka olja druge stopnje vrne olje, pomešano z majhno količino zraka, pri čemer nastane pena, ki se kopiči in povečuje vrzel. Da bi rešili to težavo, mora biti izhod cevi za povratno olje nameščen čim bližje oddaljenemu koncu dovoda filtra mazalnega olja, da se prepreči koncentracija pene v cevovodu.
3.2 Plinski ventil, okvare ventilske plošče in analiza vzdrževanja
Običajnovodikovi kompresorjipreklopiti na enoto v pripravljenosti in opraviti vzdrževanje ali pregled vsakih 3 do 6 mesecev. Posebno pozornost je treba nameniti plinskim ventilom, saj so plošče ventilov nagnjene k kopičenju ogljika, oljne gošče ali prahu, vzmeti plinskih ventilov pa se lahko zlomijo. Tlačni pokrov plinskega ventila ima več zgornjih vijakov; med vzdrževanjem je treba te vijake popustiti in jih položiti v čisto posodo ali krpo brez prahu. Nato je treba zrahljati vijake in matice na vrhu tlačnega pokrova plinskega ventila, pri čemer dva diagonalna vijaka in matice pustite, dokler plin ne uhaja iz jeklenke, nato pa jih vse odstranite. Nazadnje odstranite tlačni pokrov in tlačni pokrov ventilske plošče, nežno izvlecite ventilsko ploščo in očistite morebitne oljne madeže ali blato za pregled materiala. Vse plinske ventile je treba pred namestitvijo preizkusiti pod tlakom z dušikom, da se zagotovi, da ne puščajo. Podrobnosti o analizi okvare ventilske plošče in metodah ravnanja so prikazane v tabeli 4.
Tabela 4: Analiza okvare ventilske plošče in metode ravnanja
3.3 Blok cilindra
Gladkost in mazanje stene cilindra sta ključnega pomena. Ker se bat v jeklenki hitro premika nazaj, se lahko stena jeklenke opraska ali zažlebi, če vodik vsebuje prah ali delce, kar lahko vodi do okvare jeklenke. Če so praske ali utori manjši, jih lahko zgladite s polkroglim brusnim kamnom. Za hujše praske ali utore, kjer dolžina utora presega 1/4 oboda cilindra in je širina utora večja od 3 mm in globina večja od 0,4 mm, je treba valj izvrtati. Vrtanje je običajna obdelava za hudo obrabo, pri čemer se premer cilindra nekoliko poveča, vendar ne preseže 2 % prvotnega načrtnega premera, pri čemer zmanjšanje debeline stene ne preseže 1/12 prvotne debeline. Po vrtanju izberite bate in batne obročke, ki se ujemajo z novim premerom cilindra, da zagotovite ustrezno zračnost.
3.4 Križna glava in ojnica
Križna glava je običajno kovana iz visokokakovostnega ogljikovega ali legiranega jekla, kar zagotavlja visoko trdnost in togost. Povezuje spodnji konec batnice z majhnim končnim ležajem ojnice, ki prenaša silo z bata na ojnico in ročično gred. Ojnica pretvarja vzvratno gibanje bata v rotacijsko gibanje ročične gredi. Križna glava, zatič križne glave, drsna plošča in vodilna tirnica so skupaj znani kot sklop križne glave in so nagnjeni k pokanju zaradi visokega tlaka.
Zamenjava križne glave:
Če je bil vmesni sedež odstranjen s karoserije, lahko križno glavo zamenjate tako, da jo odstranite s priključne prirobnice. Če je vmesni sedež del telesa, se lahko zamenjava križne glave izvede skozi merilne luknje v telesu.
Med zamenjavo okna premaknite križno glavo na sredino okna (tj. sredino drsne poti križne glave), jo zavrtite za 90 stopinj vzdolž osi, da poravnate zgornjo in spodnjo drsno pot z obema stranema okna, nato pa vzporedno ga premaknite iz okna za popravilo in zamenjavo.
Pri popravilu pazite, da ne poškodujete delovne površine drsne poti, poravnajte z odprtino za vodilo in zagotovite, da razdalja izpolnjuje navedene zahteve.
Zamenjava velikega končnega ležaja ojnice:
(1) Z vrtljivo napravo postavite ležaj ročične gredi na vrh in ga pritrdite, da preprečite zdrs in nesreče.
(2) Najprej odstranite vijake ojnice iz spodnjega dela, uporabite vijake z dvižnim obročem, da obesite pokrov ojnice, nato odstranite zgornje vijake ojnice in dvignite pokrov in ležaj skupaj z vijaki z dvižnim obročem.
(3) Počasi zavrtite ročično gred z vrtljivo napravo, da ločite ojnico od ležaja ročične gredi in odstranite ojnico za zamenjavo.
(4) Zamenjajte velike ležaje ojnice v parih.
(5) Izvedite neporušitveno testiranje na ojničnih vijakih.
(6) Trenutno so ojniški veliki ležaji običajno standardni tankostenski ležaji, ki ne zahtevajo strganja. Zračnost velikih ležajev mora strogo izpolnjevati konstrukcijske zahteve.
Zamenjava malega končnega ležaja ojnice:
(1) Najprej odstranite vpenjalno matico pozicionirnega zatiča in odstranite pozicionirni zatič. Z okroglo palico potisnite zatič križne glave z enega konca, da ločite križno glavo od ojnice. Nato odstranite ojnico s pokrova motorja in nadaljujte z zamenjavo majhnega končnega ležaja, ki ščiti drsno pot.
(2) Med zamenjavo iztisnite stari ležaj iz malega konca ojnice in pritisnite nov ležaj.
3.5 Motorna gred
Konus in ovalnost glavnega ležaja in ležaja motorne gredi morata biti<0.10 mm; the main shaft levelness should be <0.05 mm/M (higher in the motor direction). Each inspection should include non-destructive testing of the crankshaft journals.
Zamenjava glavnega ležaja:
(1) Odstranite stranski pokrov ohišja stroja in končne stranske pokrove ter ločite priključke ročične gredi in motorja. Nato zrahljajte cev za mazalno olje in pokrov glavnega ležaja, da odstranite spodnjo lupino glavnega ležaja.
(2) Postavite dvigalko pod ročično gred na ustrezne položaje (naj bo uravnotežena), dvignite ročično gred približno 0.1–0.2 mm in uporabite okroglo palico ali drugo primerno orodje za odstranitev spodnjo lupino glavnega ležaja od sedeža ležaja. Podobno vstavite novo spodnjo lupino v ležišče ležaja.
(3) Namestite zgornjo lupino in pokrov novega glavnega ležaja v ležišče ležaja in po potrebi pritrdite vijake ležaja.
(4) Glavne ležaje, izdelane v parih, je treba zamenjati v parih.
(5) Prilagodite razmik med velikim končnim ležajem in ležajem ročične gredi z uporabo podložk za ležaje z debelimi stenami. Pri ležajih s tankimi stenami postrgajte, če je razmik premajhen; zamenjajte, če je prevelika.
(6) Izmerite radialno zračnost z metodami s svinčenim tlakom in aksialno zračnost z merilnimi tipali ali odštejte premere luknje ležaja in gredi.
(7) Radialna zračnost mora biti 0,8‰–1,2‰ premera ležaja.
(8) Za konstrukcijsko specifične zahteve mora zračnost glavnega ležaja strogo upoštevati konstrukcijske vrednosti kompresorja.
4. Sklep
V kemičnih proizvodnih procesih, ki uporabljajo vodik kot surovino, je vodikov kompresor osrednji del opreme za kemične reakcije. Zato je treba vzpostaviti dobro načrtovan urnik vzdrževanja, vključno z rednimi pregledi rezervnih enot in vzdrževalnimi deli po zahtevah proizvajalca po prehodu na rezervni kompresor. Poleg tega je treba redno preverjati sistem mazalnega olja ter čistiti primarni in sekundarni filter. Med pregledi s stetoskopom preverite nenormalne zvoke v različnih segmentih kompresorja, da ugotovite, ali litoželezni blok cilindrov, ročična gred, ojnice itd. delujejo normalno. Ta članek analizira in povzema delovna načela, klasifikacije in pogoste napakevodikovi kompresorji, zagotavljanje operativnih smernic za kemično industrijo, izboljšanje ravni delovanja, upravljanja in vzdrževanjavodikovi kompresorji, zagotavljanje stabilnega delovanja, zmanjšanje izgub zaradi nedelovanja in povečanje gospodarskih koristi za podjetja.
Zavrnitev odgovornosti:
1. Nekatere grafične in besedilne informacije izvirajo iz interneta in uradnih računov WeChat z namenom deliti več informacij.
2. Zagotovljene informacije so samo za učenje in referenčne namene ter ne pomenijo odobritve izraženih stališč. Za točnost, zanesljivost ali popolnost informacij ne jamčimo.
3. Če imate pomisleke glede vsebine, avtorskih pravic ali drugih vprašanj, se obrnite na nas v 30 dneh za odstranitev.